JPH0422011Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案はデイーゼルエンジンの排気浄化装置に
関する。

〔従来の技術〕

デイーゼルエンジンの排気ガス中には排気黒煙
の原因として知られるデイーゼルパテイキユレー
トが含まれている。このようなデイーゼルパテイ
キユレートが直接に排出するのを防止するため
に、排気通路にセラミツク製のフイルタを配置
し、デイーゼルパテイキユレートをフイルタに捕
集することが提案されている。デイーゼルパテイ
キユレートが或る程度フイルタに捕集されるとフ
イルタが目詰りするので、堆積したパテイキユレ
ートを燃焼させてフイルタを再生させるようにな
つている。特開昭59−190418号公報や実開昭56−
165516号公報には、フイルタの上流に電気ヒータ
を設けて、再生時に電気ヒータに通電し、よつて
堆積したパテイキユレートを燃焼させることが記
載されている。フイルタは、ほぼ平行に延びる複
数のセルを有するハニカム型のフイルタが使用さ
れる。

〔考案が解決しようとする問題点〕

デイーゼルエンジンの排気浄化装置におけるハ
ニカム型フイルタでは、排気ガスは長く延びるセ
ルに沿つて進み、下流端の盲蓋に到達する間にセ
ル間の壁を通過して隣のセルに流入する。このよ
うなハニカム型フイルタでは、フイルタ再生時に
その上流部で発生した燃焼熱が下流部に伝達され
にくく、下流部に堆積したパテイキユレートの燃
焼処理が円滑にできないという問題があつた。こ
れは、第１にフイルタが熱伝導性の低いセラミツ
ク材料で作られていることに起因し、第２に排気
ガスがパテイキユレートの堆積したセルの下流端
に達する前に隣のセルに抜け、同時に燃焼熱をパ
テイキユレートの堆積したセルの下流端に伝える
ことなく隣のセルから運び去つてしまうことに起
因することである。結局、フイルタの下流部に堆
積したパテイキユレートを燃焼させるためにはパ
テイキユレートの燃焼温度を高くすることが必要
になるが、フイルタの耐久温度との関係から燃焼
温度には一定の限界があり、燃焼温度を高くする
ことができない。

〔問題を解決するための手段〕

本考案は、排気ガス中のパテイキユレートを補
集するためコージライトセラミツクからなる多数
のセルを平行に配設してハニカム型のフイルタを
構成したデイーゼルエンジンの排気浄化装置にお
いて、前記多数のセルのほぼ５％に当る数のセル
の内部にコージライトよりも熱伝導率の高いアル
ミナを軸方向一杯に埋め込んだことを特徴とする
ものである。

〔実施例〕

第２図において、排気マニホールド１０は図示
しないデイーゼルエンジンに取付けられ、その下
流側にはデイーゼルパテイキユレートを捕集する
ためのフイルタ１２を収容したトラツプ容器１４
が連結される。トラツプ容器１４の下流側にはタ
ーボチヤージヤのタービンハウジング１８が連結
され、従つて、排気ガスが矢印Ｇによつて示され
るように排気マニホールド１０からフイルタ１２
を通つてターボチヤージヤ１６のタービンハウジ
ング１８へ流れるようになつている。タービンハ
ウジング１８を通つた排気ガスはタービンハウジ
ング１８からほぼ軸線方向に延びる出口フランジ
２０へ流れ、さらにマフラー等を通つて排出され
る。出口フランジ２０と、排気マニホールド１０
のトラツプ容器１４よりも上流側の位置とが、バ
イパス通路２２によつて連結される。従つて、こ
のバイパス通路２２はトラツプ容器１４とターボ
チヤージヤ１６とを同時にバイパスするものであ
る。バイパス通路を流れるときの排気ガスの流れ
が点線の矢印によつて示される。

バイパス通路２２にはバイパス弁２４が配置さ
れる。このバイパス弁２４はターボチヤージヤ１
６のコンプレツサの過給圧を受けて作動する公知
の第１のアクチユエータ（図示せず）に連結さ
れ、さらに第２のアクチユエータ２６に連結され
る。これらのアクチユエータは並列にバイパス弁
２４に連結され且つそれぞれの内部にバイパス弁
２４を閉じるように付勢するスプリング（図示せ
ず）を有しているので、いずれのアクチユエータ
が作動してもバイパス弁２４を開かせることがで
きる。然して、第１のアクチユエータにより従来
公知の過給圧制御が可能であるとともに、第２の
アクチユエータ２６によつてフイルタ１２の再生
のための制御を行うことができる。

第２のアクチユエータ２６はバキユームタンク
２８から電磁弁（VSV）３０を介して負圧を供
給される負圧作動型のアクチユエータである。電
磁弁３０を開くことによつて負圧が供給され、そ
れによつて第２のアクチユエータ２６がバイパス
弁２４を開かせる。電磁弁３０は制御装置
（ECU）３２により制御される。制御装置
（ECU）３２はマイクロプロセツサを利用したマ
イクロコンピユータとして形成され、トラツプ容
器１４のフイルタ１２よりも上流側に取付けられ
た排気温度センサ３４及び背圧センサ３６の入力
を受け、さらにエンジン回転数ａ及びエンジン負
荷ｂを表す信号を受けてフイルタ１２を再生すべ
きときに電磁弁２８にバイパス弁２４を開かせる
制御信号を発生する。

フイルタ１２を再生すべきときは、パテイキユ
レートが堆積してフイルタ１２の背圧が上昇した
ことを検出する背圧センサ３６からの信号によつ
て判定される。第２図の装置においては電気ヒー
タ等の積極的な着火手段がないので、フイルタ再
生のためにパテイキユレートを燃焼させるために
は、排気ガスの温度がパテイキユレートに着火せ
しめるのに十分な値（例えば650℃）以上になつ
ていなければならない。この温度が排気温センサ
３４によつて検出される。さらに、アイドルや加
速時等はフイルタ１２を再生させるのに適切でな
く、そのような時機は除外される。かくして、
種々のセンサの出力に基いてフイルタ再生時期が
決定される。

フイルタ再生時期になると、バイパス弁２４が
開かれるので一部の排気ガスのみがフイルタ１２
及びターボチヤージヤ１６を通ることになる。排
気ガスの温度がパテイキユレートに着火せしめる
ほどになつていても、もしバイパスされていない
と排気ガスの流速が大きいのでパテイキユレート
に着火したとしても瞬時に吹き消されるのでパテ
イキユレートの燃焼は起りにくい。バイパスする
ことによつてフイルタ１２を通る排気ガスの流速
が低下し、それによつて前述した吹き消しがなく
なるのでパテイキユレートが着火することができ
る訳である。さらにこのときに、ターボチヤージ
ヤ１６もバイパスされるので、強制駆動されてい
ないターボチヤージヤ１６のコンプレツサを通る
吸入空気が絞られ、燃焼室に導入される空気量が
低下するので排気温度が上昇する。それによつ
て、パテイキユレートがさらに着火し易くなる。

フイルタ１２は第１図にも示されるようにハニ
カム型のフイルタであり、コージライト等のセラ
ミツクで作られたものである。デイーゼルエンジ
ンの排気浄化装置として使用されるハニカム型の
フイルタ１２は一般にほぼ平行に延びるセル４０
を有し、隣り合つたセル４０が交互に上流端又は
下流端で栓詰めされる。第１図においては、４２
が上流端の栓を示し、このように上流端が栓詰め
されたセル４０の下流端は開放される。そして、
上流端が栓詰めされたセル４０の隣のセル４０の
上流端は開放され、逆にそのようなセル４０の下
流端が栓４４によつて栓詰めされる。従つて、排
気ガスは上流端が開放されたセル４０に流入し、
その下流端に向かうが、その下流端が栓詰め４４
されているので下流端を抜けることができず、微
孔組織をもつ隔壁を通つて隣りのセル４０に抜け
ることになる。この隣りのセル４０の下流端は開
放されているので排気ガスはそこから下流に流れ
る。排気ガスが微孔組織をもつ隔壁を通るとき
に、排気ガスに含まれるパテイキユレートが上流
開放端のセル４０の内壁面に例えば記号４６で示
すように付着する。

このようにして付着したパテイキユレートが前
述した操作によつて燃焼せしめられることにな
る。ところが、前述したように、ハニカム型フイ
ルタでは、排気ガスは上流開放端のセル４０から
隔壁を通つて隣接の下流開放端のセル４０へ抜け
る。上流開放端のセル４０の下流端は栓４４によ
つて閉じられているので、そのセル４０の下流端
近く（例えば４８で示される領域）では排気ガス
の流れが滞つた状態になる。従つて、上流端付近
の熱が下流側の領域４８に伝達されにくく、下流
側に行くほど燃焼が起りにくいという問題があつ
た訳である。

本考案においては、一部のセル４０にフイルタ
１２の材料よりも熱伝導率の高い材料からなる部
材５０を軸方向に一杯に埋め込み、上流側の熱を
熱伝導によつて下流側に伝え、下流側において輻
射させて下流側の燃焼を促進するようにしたもの
である。フイルタ１２がコージライト（熱伝導率
1.4〜3.6Kcal／mh℃）で作られている場合には、
これより熱伝導率の高い材料としてアルミナ
（7Kcal／mh℃）が適切である。金属材料はもつ
と伝導率が高いが、同時に熱膨張率も高くなるの
で変形によつてフイルタを破損させる心配がある
ので、熱膨張を考慮した取付けが必要である。

熱伝導率の高い材料からなる部材５０は、従来
下流端が開放されるべきであつたセル４０に埋め
込まれ、その下流端に栓５２をして同部材５０を
フイルタ１２に保持せしめるのが好ましい。さら
に、熱伝導率の高い材料からなる部材５０を埋め
込むセル４０は、全てのセル４０の約５％程度と
するのが好ましい。これより多くするとフイルタ
１２の圧損が大きくなり、余り少いと熱伝達効率
が十分でなくなる。このように、熱伝導率の高い
材料からなる部材５０を埋め込むことによつて、
より高温で燃焼させなくても、フイルタ全領域で
の燃焼が可能になり、燃焼温度を低くでき、フイ
ルタ１２の耐久性に対して有利である。

第３図はフイルタ１２の他の実施例を示し、熱
伝導率の高い材料からなる部材５０を埋め込むと
ともに、下流端に栓４４をした（上流開放端の）
セル４０に対して、同下流端の栓４４に小孔５４
を設けた例を示すものである。例えば、各セル４
０の直径が2.5mmの場合には、各小孔５４の直径
を0.3mm程度にする。これによつて、上流開放端
のセル４０内でわずかな軸方向の流れを生じ、特
に下流端近くまで熱及び酸素が伝えられるので、
パテイキユレートの燃焼が改善されることができ
る。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案によれば、多数の
平行に配設されたセルのうちの限られた数のセル
の内部に熱伝導率の高いアルミナが軸方向一杯に
埋め込まれているので、フイルタ再生時に上流側
の燃焼熱がこのアルミナによりスムーズに下流側
に伝えられ、そのためフイルタ全領域においてパ
テイキユレートを燃焼処理することができる。し
かもフイルタ全体に詰め物をしたものに比し、フ
イルタの圧力損失が増大しエンジンの出力低下、
燃費の悪化を招くことがなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第２図のフイルタの部分拡大断面図、
第２図は本考案によるデイーゼルエンジンの排気
浄化装置の構成図、第３図は第１図の他の実施例
を示す図である。 １０……排気マニホールド、１２……フイル
タ、１４……トラツプ容器、１６……ターボチヤ
ージヤ、２２……バイパス通路、２４……バイパ
ス弁、４０……セル、５０……高熱伝導率部材。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 排気ガス中のパテイキユレートを補集するため
   コージライトセラミツクからなる多数のセルを平
   行に配設してハニカム型のフイルタを構成したデ
   イーゼルエンジンの排気浄化装置において、前記
   多数のセルのほぼ５％に当る数のセルの内部にコ
   ージライトよりも熱伝導率の高いアルミナを軸方
   向一杯に埋め込んだことを特徴とするデイーゼル
   エンジンの排気浄化装置。